现代制造复习资料

1、现代制造系统复习资料制造可以定义为：使用一系列的能量，把原材料的几何、物理和化学性态进行预定变化以获取产品的过程。制造过程是将制造资源（原材料、劳动力、能源能）转变为有形财富或产品的过程。现代制造以社会、经济发展需求为目标，以资源和资源转换为对象，以现代制造科学与技术为基础，以制造系统为载体，以信息化、网络化、生态化和全球化为环境和背景，展现在人类面前系统是由相互作用和相互依赖的若干组成部分按一定规律结合而成的具有特定功能的有机整体。系统的性质：全局性；层次性；抽象性；关联性，动态自适应性；功利性；有序和无序，不可逆的生命周期性制造系统：制造过程及其所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和

2、各种辅助装置，其有关的软件包括制造理论、制造技术（制造工艺和制造方法等）和制造信息等组成一个具有特定功能的有机整体，称之为制造。制造系统特定定义：结构定义，功能定义 过程定义 从三个方面描述制造系统的内涵：资源转换单位，国民经济细胞，开放的系统制造系统的概念模型：资源输入，资源转换，机制，控制，输出制造系统的基本特征有：转换特征，过程特征，系统特征，开放特征，进化特征。制造系统的五流结构论：物料流、信息流、工作流、价值流、资金流。现代制造系统的信息制造观：制造过程的实质可看作是对制造过程中各种信息资源的采集、输入和加工处理过程，最终形成的产品是信息的物质表现。制造系统的发展历程：刚性自动化，数

3、控加工，柔性制造，计算机集成制造系统CIMS，智能制造系统 IMS。企业管理的三个核心任务：质量、成本和时间（生产周期）。处于对质量、成本和时间的控制，企业倾向于扩大自身规模或参股到供应商企业，即表现为“纵向一体化”现代制造的特点：制造全球化，制造敏捷化，制造网络化，制造虚拟化，制造智能化，制造绿色化。先进制造技术正向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化的方向发展。设计的类型：开发性设计，适应性设计，变型设计。新产品开发大致可以分为市场分析、产品设计、产品制造和市场营销四个阶段。新产品开发有两个重要特点：新产品开发过程源于市场，归于市场，要接受市场的最终检验；另一个是

4、新产品开发过程涉及企业内部众多部门，受企业内外各种条件的制约。影响新产品开发的核心因素有：产品进入市场的时间，产品质量，成本。对服务和环境保护提出了新的要求。所谓设计是将来自市场的顾客需求，经过设计人员的创造性思维，规划和决策过程，最终形成可以应用于制造的各种信息。工程设计包括产品规划、方案设计、总体设计、施工设计、工艺设计等内容。现代设计技术，以满足市场产品的质量，性能，时间，成本，价格综合效益最优为目的，以计算机复杂设计技术为主体，以知识为依托，以多种科学方法和技术为手段，研究、改进、创造产品活动过程中所用到的技术群体的总称。现代设计的目标：功效实用性，系统可靠性，运行稳定性，人机安全性，

5、环境无害性，操作宜人性，结构工艺性，技术经济型，造型艺术性，设计规范性 设计技术分为基础技术，主体技术，支撑和应用技术现代制造设计方法学：并行设计，反求工程，模块化设计，价值工程，质量功能配置，工业设计，计算机辅助设计技术，可信性设计 。并行工程CE作为一种崭新的设计哲理，以缩短产品开发周期，降低成本，提高产品质量和提高产品设计一次成功率为目标，把先进的管理思想和先进的自动化技术结合，采用集成化和并行化的思想设计产品以及相关过程。它是对产品及其相关过程（包括制造和支持过程）进行集成并行设计的系统化工作模式。并行设计的应用产生效益体现在：提高企业对市场需求的响应速度，提高产品开发的一次成功率，降

6、低产品的开发成本 。反求工程：以已有产品为基础，进行消化、吸收并进行创新改进，使之成为新产品，这种开发模式即反求工程。反求工程的基本步骤：分析阶段，再设计阶段，反求产品的制造阶段。反求工程一般可分为以下四个阶段：零件原形的数字化，从测量数据中提取零件原形的几何特征，零件原形CAD模型的重建，重建CAD模型的检验与修正。模块化产品的模式可以用一个简单公式表达：新产品（系统）通用模块（不变部分）专用模块（变动部分）。模块化设计的定义：根据用户需求和功能分析，划分并设计出一系列通用的标准模块，通过对这些模块的选择和组合，构造出不同功能或者性态功能，但性能不同，规格不同的产品的过程。 模块的定义：一组

7、具有同一功能和接口要素（指连接方式和连接部分的结构、形状、尺寸、配合等）的，但性能、规格或结构不同的可以互换的单元。模块的特征：一是模块具有特定的功能，二是模块具有通用的接口，三是模块是依赖产品平台的存在而存在的，四是模块是有层次的，并且受观察角度和范围的影响。模块化系统的分类：按照产品中模块使用的多少分：纯模块化系统；混合系统。按照模块组合可能多少分：闭式系统；开放系统。对整个产品系列而言，功能和对应模块的类型：基本模块；辅助模块；特殊模块；适应模块。接口的定义：系统各组成部分之间可传递功能的共享界面。模块化设计的优点：可以减少设计工作量缩短产品设计周期。将新技术融入所设计的模块有利于加速产

8、品的更新换代。提高设计的标准化程度有利于实现优化设计。扩大生产批量，降低生产成本，有利于发展专业化生产，提高生产率。对市场应变能力将，可以在短时间内生产所需产品，满足顾客需求。可以使生产系统具有较大的柔性，适应市场需求变化。使产品易于维护和更新。 价值工程（VE）是一门管理及设计技术，它以产品的功能分析为核心，以科学的分析方法为工具，寻求功能与成本的最佳组合以获得最佳的产品价值。 ABC 分析法，就是一种根据局部成本在总成本中所占比例的多少及按照“关键的少数，次要的多数”的思想来选择价值工程对象的方法。工业设计技术是指以工学、美学、经济学为基础，以科技的手段，用艺术的表现方式，对工业产品在材料

9、、结构、工艺、形态、表面处理及装饰方面进行综合处理，使其具有实用、经济、美观的优良品质的方法。工业设计的特征：实用性，科学性，艺术性 。工业设计基本方法：设计要素，设计程序，美学法则，色彩设计。数控技术是指用数字化信号对设备运行及其加工过程进行控制的一种自动化技术，它是一种可编程的自动控制方式，在一个基准零件上装上若干部件、组件、套件和零件就构成整台机器，把它们装配成最终整台机器产品的过程，称为总装。装配工艺系统图：在装配工艺规程制定过程中，表明产品零、部件间相互装配关系及装配流程的示意图。制定装配工艺规程的步骤：研究产品的装配图及验收技术条件。确定装配方法与组织形式。划分装配单元，确定装配顺

10、序。划分装配工序。编制装配工艺文件。工业机器人是一种可重复编程和多功能的操作手，用于物料，零件和工具或是一种可完成各种任务的可编程的专用系统。柔性制造系统FMS是由计算机集中管理和控制的制造系统，具有多个独立或半独立工位的一套物料储存运输系统，加工设备主要由数控机床或加工中心等组成，用于高效率地制造中小批量多品种零件地自动化生产系统。加工系统，物流系统，信息流系统。FMS的组成（1）从硬件上看，它由三部分：1）两台以上的数控机床或加工中心以及其它的加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等2）一套能自动装卸的运输系统，包括刀具的运储和工件及原材料的运储，具体结构可采用传送带、有

11、轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘站等3）一套计算机控制系统以及信息通讯网络2）从软件内容上看：1）FMS运行控制系统2）FMS质量保证系统3）FMS数据管理和通讯网络系统FMS的功能：1）能自动管理零件的生产过程、自动控制制造质量、自动故障诊断及处理、自动信息收集及传输2）简单改变软件和系统参数，便能制造出某一零件族的多种零件3) 物料的运输和储存必须是自动的4）能解决多机床条件下零件的混流加工，且无需额外增加费用5）具有优化调度管理功能，能实现无人化或少人化加工FMS特征：保证系统具有一定柔性的同时，还具有较高的设备利用率。减少设备投资。减少直接工时费用。减少工序中的在制品量，缩短生

12、产准备时间。加工对象具有快速应变能力。维持生产能力强。产品质量高，稳定性好。运行灵活产量灵活。便于实现工厂自动化。投资高，风险大，管理水平要求高。FMS按其规模的大小分成四类：柔性制造模块，柔性制造单元，柔性制造线，柔性制造系统，柔性制造工厂。加工系统是满足如下性能：工序集中。控制功能强，扩展性好。高刚度，高精度，高速度。自保护与自维护性好。使用经济性好。对环境的适应性与保护性好。物流系统的功能：1）使工件在工作站间随机而独立运动2）能装卸不同形状的工件3）暂存储功能4）便于工件装卸5）与计算机控制兼容物料运输与存储系统包括：1）物料传输设备2）物料存储设备3）物流控制系统FMS控制系统的功能

13、:传送数据，给FMS中物料系统和加工设备。协调FMS各设备的活动，保证把工件和刀具及时提供给加工设备，使加工设备高效运转。生产控制，包括对零件和各种工件进入制造系统的输入率的决策。刀具系统控制，监控刀具状态。FMS系统性能的监控及报告。产品开发过程管理PDM技术：以软件技术为基础，是一门管理所有与产品相关的信息和所有与产品相关的过程的技术。即以软件技术为基础，以产品为核心，实现对产品相关的数据、过程、资源一体化集成管理的技术。PDM的主要功能：（1）数据和文档管理；（2）过程和工作流管理；（3）产品结构与配置管理；（4）设计检索与零部件分类库管理（5）项目管理PDM的实施步骤如下：组成一支实施

14、的核心队伍，包括企业管理，工程开发和信息技术等方面，代表产品开发的主要环节。有一定质量和数量的教育培训。确定目标，明确企业需求。定义系统功能需求，PDM系统功能，计算机与网络环境需求，分布模式和用户数量。确定系统实施步骤，系统规模等。试点应用，逐步推广。成组技术：是将具有相似特征或信息的多种事物，按着一定的准则分类成组，使若干事物能够采用同一处理方法，以达到节省精力、时间和费用的目的。在机械制造领域定义：成组技术将多种零件按其相似性进行分类成组，并以这些零件组为基础组织生产，实现多品种，中小批量生产的产品设计，制造工艺和生产管理的合理化成组技术的作用：1、提高设计工作的标准化与合理化，减少设计

15、工作量2、减少生产准备时间3、有利于生产管理科学化4、成组技术是CAD、CAM的基础零件组的划分目的：1、减少现有零件工艺过程的多样性2、扩大零件的工艺批量3、提高工艺设计的质量划分依据：根据零件的结构特征和工艺特征的相似性特征码位法：选择几位与加工特征直接有关的码位作为形成零件组的依据码域法：对特征码位上的数据规定某一范围，而不是要求特征码位上的数据完全相同成组技术的实施步骤1、确定由领导负责的具有一定工作效率的专业队伍2、对零件分类编码系统进行研究和完善3、在生产单位按照成组工艺和成组管理的要求，局部设置成组生产单元，组织成组生产4、在实践中进行总结，对成组技术存在的问题进行收集、整理，分

16、析、判断及时反馈，修正成组技术在局部应用中存在的问题5、在机械加工车间内，推行经过局部试点后，比较成熟的成组加工工艺和成组管理经验成组工艺的编制方法：复合零件法（回转体）：按照零件族中的复合零件来设计工艺规程的方法；复合路线法（非回转体）：以组内最复杂零件的工艺路线为基础，添上组内其它零件需要的工序，最终形成满足全组零件要求的成组工艺。 总结： 通过对产品零件进行相似性分类， 根据每类零件的生产特点， 按不同的方法组织生产， 使生产线上各类生产资源得到了合理的利用， 有效地缓解了产品之间抢占关键资源的情况， 各类关键资源加班加点的情况得到一定程度的改善， 提升了生产线的生产能力CIMS：是通过

17、计算机硬软件，并综合运用现代化管理技术、制造技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，将企业生产全部过程中有关的人、技术、经营管理3要素及其信息流与物流有机集成并优化运行的复杂的大系统。CIMS的内容是建立在“企业整体”和“信息流”这两个最基本的观点上的。CIMS的核心是集成，这包括：企业各种经营活动的集成、企业各个生产系统与环节的集成、各种生产技术的集成、企业部门组织的集成和各类人员之间的集成。从“集成”的角度出发，CIMS分为3个阶段：信息集成、过程集成和企业集成。三者的关系：1、信息集成是过程集成的基础。2、信息集成和过程集成是更好地实现企业间集成的充分条件。3、企业间集成的发展促进信息

18、集成和过程集成向更高层次发展。三者是互为推动的关系，而不是一种谁替代谁的关系。CIMS有3个要素：经营，技术及人/机构。这3个要素互相作用，互相支持，使企业达到优化。面向功能构成的体系结构从系统功能角度，一般CIMS由管理信息系统，工程设计自动化系统，制造自动化系统和质量保证系统以及计算机通信网络和数据库系统这两个支撑分系统组成IDEF0方法的基本规则输入：功能需要处理的数据，箭头在活动的左边输出：功能处理得到的数据，箭头在活动的右边控制：说明控制变化的条件和环境，或者约束，箭头在活动的上边机制：作用在活动底部，说明执行活动的事物可以是人或设备 五流结构论：物料流、信息流、工作流、价值流、资金

19、流制造过程的实质可看作是对制造过程中各种信息资源的采集、输入和加工处理过程，最终形成的产品是信息的物质表现。从信息的角度看，制造过程实质上是一个使原材料的熵降低，使产品信息含量增高的过程。 新一代制造系统：并行工程、精良生产、智能制造系统、敏捷制造系统、全能制造系统、虚拟制造系统、网络化制造系统、绿色制造系统。习题部分填空题：1）现代制造技术是制造业不断吸收 信息技术和现代管理技术 的成果，并将其综合应用于产品设计、加工、检测、管理、销售、使用、服务乃至回收的制造全过程，以实现 优质、高效、低耗、清洁、灵活生产 ，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力的 制造技术 的总称。 2） 在发达国家

20、中,制造业创造了约 60% 的社会财富、约 45% 的国民经济收入。据统计，美国 68% 的社会财富来自于制造业。3）现代制造技术的五个技术特征：1. 先进性 ；2. 通用性 ；3. 系统性 ；4. 集成性 ；5.技术与管理更紧密结合。4）现代制造技术主要包括： 现代设计技术 、 现代加工技术 、 现代管理技术 这三方面的内容。5.设计为了满足 满足人类与社会的功能要求 要求，将预定的目标通过人们创造性思维，经过一系列规划、分析和决策，产生载有相应的文字、数据、图形等信息的技术文件，以取得 最满意的社会与经济效益。工程设计的内容包括：1. 产品规划 2.方案设计3. 技术设计 4. 施工设计

21、这四方面。6.创新的特点包括目的性、 价值性 、 新颖性 、 超前性 、 变革性 等。7.现代制造技术的发展趋势有： 精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、 集成化、 全球化等八个。8.虚拟设计的显著特点就是利用数字化模型-虚拟产品来代替 实物模型 进行仿真分析，从而提供产品在时间、质量、成本、服务和环境等多目标中的决策水平，达到 全局优化 和一次性开发成功的目的。 9.CIMS是在 信息技术自动化技术和制造 的基础上，通过计算机技术把分散在产品设计制造过程中各种孤立的自动化子系统有机地集成起来，形成适用于 多品种、小批量 生产，实现整体效益的集成化和智能化制造系统。10.柔性制造系

22、统是一个由计算机集中控制和管理的制造系统,具有多个半独立的工位和一个 物料储存运输系统 的体系,能自主地高效率地同时完成 多品种中小批量 零件的生产任务。11.敏捷制造是 将柔性生产技术 、有技术有知识的劳动力与能够促进企业内部和企业之间合作的灵活管理集中在一起，通过所建立的共同基础结构，对迅速改变的 市场需求 和市场进度作出 快速响应 。 单项选择题 1.关于第二次产业革命：1879-1945，不正确的是（ A ）。A. 英国的制造业孕育和实现了瓦特的发明； B. 又称为：电气革命； C. 制造业肇始了电的应用，而后才有麦克斯韦电动力学理论的诞生。2.“十五”规划中确定的八个最具战略影响的领

23、域，其中（ C ）是实现各种高新技术的保障技术。A. 航空航天技术； B. 新材料技术； C. 先进制造与自动化技术。3.CAPP代表（ B ）意思。A.反求工程技术； B.计算机辅助工艺规程设计； C. 计算机辅助工程分析。4.下列不属于汽车环保设计的是（ C ）。A. 提高能源的利用率，改进发动机配置； B. 绿色汽车的回收再制造； C. 缩减汽车销售量。6. 敏捷制造的基本思想不包括（ C ）。A. 各种产品和生产系统必须是可重新编程、可重新组合、可连续更换的； B. 要灵活多变地满足用户对产品多样性地要求，而且新产品要快速上市； C. 产品质量要符合技术标准，经久耐用。8.下列说法不属

24、于丰田生产模式的是（ C ）。A.激发员工的主动性； B.以“精简”为手段； C.按市场预期组织生产。9.成组技术的定义是（ A）。A.充分利用事物之间的相似性，将许多具有相似信息的研究对象归并成组，并用大致相同的方法来解决这一组研究对象的生产技术问题，这样就可以发挥规模生产的优势，达到提高生产效率、降低生产成本的目的； B.是关于企业的一组相关操作和活动的集合，它包括市场分析、产品设计、材料选择、计划作业、生产、质量检验、生产管理和市场销售等一系列与制造企业有关的生产活动。； C.从零件的CAD几何模型出发，通过软件分层离散和数控成型系统，用激光束或其他方法将材料堆积而形成实体零件。简述题1

25、.简述并行工程的定义，并做出简单解释？并行工程是集成地，并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。并行工程的特点包括1 强调团队工作 2.强调设计过程的并行性 3.强调设计过程的系统性4.强调设计过程的快递所以并行工程最终达到的目的是提高质量，降低成本，缩短产品开发周期和产品上市时间。但是对人员要求较高.并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程（包括制造过程和支持过程）的系统方法。这种方法要求产品开发人员在设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度计划和用户要求。2. 精益生产方式实质是什么？ 精良生产方式实

26、质上是从生产操作、组织管理、经营方式等各个方面，找出一切不能为产品增值的活动或人员，并加以革除。3.简述制造技术的发展历程？制造业的发展经历了单件手工制作，批量生产，刚性自动化生产，柔性自动化生产及集成化制造等阶段。具体如下第一阶段 手工制造，出现时间为20世纪初期；第二阶段 批量生产，出现时间为20世纪10年代第三阶段 刚性自动化生产，出现时间为20世纪20年代第四阶段 柔性自动化生产，面向制造的设计，满足用户要求的设计/制造，准时生产，出现时间为20世纪5080年代第五阶段 集成化制造，并行工程，精益生产，敏捷制造，绿色制造，出现时间为20世纪8090年代第六阶段 虚拟制造，智能制造，出现

27、时间为20世纪90年代4.简述柔性制造系统的组成？柔性制造系统的组成：(1)中央管理和控制计算机 (2)物流控制装置 (3)自动化仓库 (4)无人输送台 (5)制造单元 (6)中央刀具库(7)夹具站 (8)信息传输网络 (9)随行工作台 一、单项选择题（20分）1.根据制作的产品的数量和批量的不同，一般将制造的生产类型划分为三类，即【D 】A.单件生产、中批生产、大量生产 B 单件生产、中批生产、大批生产C小批生产、中批生产、大批生产 D 单件生产、成批生产、大量生产2.借助于辨别和研究现有系统的现状，导出实际系统一般解的分析设计方法为【 C】A推断设计法 B 演绎设计法C归纳设计法 D 创造

28、性求解设计法3. 异步传输的优点是 【C 】A运行平稳 B 噪声小C柔性好，利于自动线平衡 D 速度快、能传输大型工件4. 刚性自动化是指顺序地布置设施及设备的自动化，其工艺流程是根据下列哪项原则进行的 【 D】A可变的原则 B 多变的原则 C 变化的原则 D 不变的原则5.成组技术的基础是 【 A 】A相似性 B 相关性 C 一致性 D 互换性6.在编码系统中各码位之间是递阶隶属关系，即除第一码位内的特征码外，其后各码位的特征含义都要根据前一位确定的结构称为 【 B 】A网式结构 B 树式结构 C 图式结构 D 链式结构7.非回转体零件实现成组工艺的最重要的基本原则是 【 A 】A调整的统一

29、 B 刀具的统一 C 机床的统一 D 夹具的统一8.点位控制系统的要求是 【D 】A必须采用增量坐标控制方式 B 必须采用绝对坐标方式C必有确保刀具沿各坐标轴的运动之间有确定的函数关系D仅控制刀具相对于工件的位置精度，不规定刀具运动轨迹9.用APT语言动编程是指 【A】A从零件图纸到制作控制介质的全过程都由计算机完成B从零件图纸到制作控制介质的过程中，除后置处理外，全由计算机完成C人工用数控语言编写零件加工的源程序，由计算机自动生成NC代码D人工编写目标程序10.插补的主要任务是确定刀具相对于工件的 【 A】A.运动轨迹 B 运动速度 C 位移量 D 加速度1.从古代到19世纪，制造模式是 B

30、A.机械模式 B 手工或手工场式 C生物模式 D 社会模式2.NC铣床的Z轴定义为 【A】A平行于主轴的坐标轴 B 垂直于主轴的坐标轴C平行于右手定则中的中指的坐标轴 D 用户指定的坐标轴3. 影响FMS布置方案的主要因素是 【B 】A加工/处理工作站 B 物料传输与存储系统C计算机控制系统 D 信息系统4. 下列哪种坐标型的机器人的工作空间为球型包络面 【 B 】A笛卡尔坐标型 B 极坐标型 C 圆柱坐标型 D 多关节型5.某FMS的加工对象为中小型圆形零件，其装卸工作适合于采用 【D】A托盘夹具 B 拖车 C 自动引导小车 D 工业机器人6.能自主根据外界环境和系统参数等的变化，自动调节和

31、控制作业状态的机器人称为 【 C 】A示教再现机器人 B 智能机器人 C自适应控制机器人 D 学习控制机器人7.坐标机坐标轴及测量由操作者执行，由计算机进行数据处理，此类控制方式为 【A】A手动控制 B 计算机辅助手动控制 C 计算机辅助自动控制 D 直接计算机控制（第8题复印效果不清，无法辨认）9.机器人哪种元件的空间位置与姿态的集合称为位形空间？ 【C 】A关节 B 手臂 C手爪或工具 D驱动器10.如果采用一个数据字节每次在线上送出一位，各位顺序传送的数据通信方式称为 【A】A.串行通讯 B 并行通讯 C 互联网通讯 D 串、并混合通讯11.在CNC装置中，系统程序、中间运算结果、加工程序和参数分别存放在 【B】AEPROM,CMOS RAM,RAM B EPROM,RAM,CMOS RAMC RAM,CMOS RAM,EPROM D CMOS RAM,RAM,